JP4581911B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

この発明は、半導体装置に関し、特に、高耐熱性を有するパワー半導体素子が搭載される半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device on which a power semiconductor element having high heat resistance is mounted.

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。   Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. In other words, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source.

また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、インバータに加えて、直流電源からの直流電圧を昇圧してインバータに供給し、または、インバータからの直流電圧を降圧して直流電源に供給する昇降圧コンバータが一般に備えられる。   In such a hybrid vehicle or electric vehicle, in addition to the inverter, a step-up / down converter that boosts a DC voltage from a DC power source and supplies the boosted DC voltage to the inverter, or steps down a DC voltage from the inverter and supplies the DC power source. Is generally provided.

このようなインバータおよび昇降圧コンバータとしては、上アームおよび下アームの各々に半導体スイッチング素子を接続して構成したパワーモジュールを複数個組み込んだ構成が知られている（たとえば特許文献１および２参照）。   As such an inverter and a step-up / down converter, a configuration in which a plurality of power modules configured by connecting a semiconductor switching element to each of an upper arm and a lower arm is incorporated (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .

これらの特許文献によれば、半導体スイッチング素子は、放熱基板上に配された回路基板の上面に配線導体とともに搭載され、エポキシ系樹脂などからなる樹脂封止体により封止されて保護される。   According to these patent documents, the semiconductor switching element is mounted together with the wiring conductor on the upper surface of the circuit board disposed on the heat dissipation board, and is sealed and protected by a resin sealing body made of epoxy resin or the like.

このような樹脂封止型の半導体装置においては、放熱基板や回路基板などの被封止部品と樹脂封止体との線膨張係数が大きく異なるため、半導体スイッチング素子が発熱すると、線膨張係数差に起因して発生する熱応力によって、被封止部品と樹脂封止体との界面において剥離が発生する、あるいは、樹脂封止体内部にクラックが発生するといった問題が生じていた。   In such a resin-encapsulated semiconductor device, the linear expansion coefficient of a sealed component such as a heat dissipation board or a circuit board and the resin-encapsulated body are greatly different. Due to the thermal stress generated due to the above, there has been a problem that peeling occurs at the interface between the part to be sealed and the resin sealing body, or cracks are generated inside the resin sealing body.

そこで、最近では、このような界面での剥離やクラックの発生を防止する手段として、被封止部品を線膨張係数の異なる樹脂により封止成形する際に、被封止部品と樹脂封止体とが接する界面に、熱伸縮による応力を緩和する軟質材料を塗布した後に、封止成形を行なう電子部品の封止成形方法が検討されている（たとえば特許文献２および３参照）。   Therefore, recently, as a means for preventing the occurrence of peeling and cracks at such an interface, when sealing a sealed component with a resin having a different linear expansion coefficient, the sealed component and the resin sealing body A sealing molding method for an electronic component in which sealing molding is performed after applying a soft material that relieves stress due to thermal expansion and contraction to an interface that contacts with (see, for example, Patent Documents 2 and 3).

この封止成形方法によれば、シリコン系ゴムなどの軟質材料が電子部品と樹脂封止体との界面に塗布されると、この塗布層が、界面に生じる伸縮応力を吸収する働きをする。その結果、界面に剥離が生じたり、封止体内部にクラックが発生するのが抑えられる。
特開２００４−２９６９０６号公報 特開２００１−３０８２６３号公報 特開平５−３１５４７７号公報 According to this sealing molding method, when a soft material such as silicon rubber is applied to the interface between the electronic component and the resin sealing body, the applied layer functions to absorb the stretching stress generated at the interface. As a result, it is possible to suppress the occurrence of peeling at the interface and the generation of cracks inside the sealing body.
JP 2004-296906 A JP 2001-308263 A JP-A-5-315477

ここで、パワーモジュールに搭載される半導体スイッチング素子については、近年、従来のＳｉ系パワー素子と比較して、耐熱性に優れ、かつ高温動作が可能なＳｉＣ（シリコンカーバイド）パワー半導体素子や、ＧａＮ系のパワー半導体素子が注目されている。   Here, as for semiconductor switching elements mounted on power modules, SiC (silicon carbide) power semiconductor elements that are superior in heat resistance and capable of high-temperature operation in comparison with conventional Si-based power elements, and GaN in recent years. System power semiconductor elements are attracting attention.

そのため、これらのパワー半導体素子を用いて上記の樹脂封止型の半導体装置を構成するには、樹脂封止体としては、パワー半導体素子の耐熱性に見合う耐熱性を有するものでなければならない。すなわち、樹脂封止体には、パワー半導体素子の動作温度（２５０℃程度）をカバーし得るだけの耐熱温度が要求される。   Therefore, in order to construct the above-described resin-encapsulated semiconductor device using these power semiconductor elements, the resin-encapsulated body must have heat resistance commensurate with the heat resistance of the power semiconductor element. That is, the resin sealing body is required to have a heat-resistant temperature that can cover the operating temperature (about 250 ° C.) of the power semiconductor element.

しかしながら、樹脂封止体として一般的に用いられるエポキシ系樹脂は、耐熱温度が１５０℃程度であるため、パワー半導体素子の動作時に最も高温となる素子周辺部においては、熱的な劣化の可能性が高くなる。   However, since the epoxy resin generally used as a resin sealing body has a heat-resistant temperature of about 150 ° C., there is a possibility of thermal degradation in the peripheral portion of the element that becomes the highest temperature during the operation of the power semiconductor element. Becomes higher.

さらに、素子周辺部では、高温状態となることによって、パワー半導体素子と樹脂封止体との線膨張係数差に起因して発生する熱応力も増大することから、上述した界面の剥離や封止体内部のクラックの問題も顕著となる。   Furthermore, since the thermal stress generated due to the difference in the coefficient of linear expansion between the power semiconductor element and the resin sealing body increases due to the high temperature state in the periphery of the element, the above-described interface peeling and sealing are performed. The problem of cracks inside the body also becomes significant.

これについては、上記のように、パワー半導体素子と樹脂封止体との界面に塗布層を設けることにより熱応力を吸収させることが考えられるが、パワー半導体素子が従来よりも高温となるため、塗布層とエポキシ系樹脂との線膨張係数差に起因して生じる熱応力によって、両者の接合面に剥離やクラックが発生する不具合が生じてしまう。   About this, as mentioned above, it is conceivable to absorb the thermal stress by providing a coating layer at the interface between the power semiconductor element and the resin encapsulant, but the power semiconductor element has a higher temperature than before, Due to the thermal stress generated due to the difference in linear expansion coefficient between the coating layer and the epoxy resin, there arises a problem that peeling or cracking occurs on the joint surface between the two.

また、かかるパワー半導体素子からなる樹脂封止型の半導体装置の冷却手段として、カード状に成形された樹脂封止体の外側主面を冷却部材に接触させる、いわゆる両面冷却構造を採用した場合、パワー半導体素子の表面と冷却部材との間に介在する塗布層および樹脂封止体によって熱抵抗が高くなり（すなわち、熱伝導性が低くなり）、結果として冷却効率を低下させることになる。   In addition, when a so-called double-sided cooling structure in which the outer main surface of a resin-sealed resin molded into a card shape is brought into contact with a cooling member as a cooling means of a resin-encapsulated semiconductor device composed of such power semiconductor elements, The coating layer and the resin sealing body interposed between the surface of the power semiconductor element and the cooling member increase the thermal resistance (that is, lower the thermal conductivity), resulting in a decrease in cooling efficiency.

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、高温動作に対応可能な半導体装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can cope with high-temperature operation.

この発明によれば、半導体装置は、半導体素子と、半導体素子の端子にそれぞれ対応して設けられ、端子と熱的および電気的に接続された電極板とを含む半導体モジュールと、第１の樹脂材料からなり、半導体素子と電極板とを封止するための第１の樹脂成形部と、第２の樹脂材料からなり、半導体素子と電極板とに直接的に接触することなく、第１の樹脂成形部を封止するための第２の樹脂成形部とを備える。第１および第２の樹脂成形部は、半導体モジュールの一部が、冷却部材に対して露出する、または第１の樹脂成形部のみを介するように配置される。   According to the present invention, a semiconductor device includes a semiconductor module, a semiconductor module that is provided corresponding to each of the terminals of the semiconductor element, and includes an electrode plate that is thermally and electrically connected to the terminal, and the first resin. The first resin molding portion for sealing the semiconductor element and the electrode plate, and the second resin material, which are made of a material, and without first contacting the semiconductor element and the electrode plate, And a second resin molding part for sealing the resin molding part. The first and second resin molding parts are arranged such that a part of the semiconductor module is exposed to the cooling member or only through the first resin molding part.

上記の半導体装置によれば、高温となる半導体素子および電極板とそれ以外の部分とを異なる樹脂材料で封止し、かつ、半導体素子の放熱経路に樹脂材料間の界面を介在させないことにより、耐熱性と冷却性能とを確保しながら、半導体装置を高温動作させることができる。   According to the semiconductor device described above, by sealing the semiconductor element and the electrode plate that become high temperature and other portions with different resin materials, and by not interposing the interface between the resin materials in the heat dissipation path of the semiconductor element, The semiconductor device can be operated at a high temperature while ensuring heat resistance and cooling performance.

好ましくは、第１の樹脂材料は、第２の樹脂材料よりも高い耐熱温度を有する。
上記の半導体装置によれば、半導体素子の発生する熱によって、第１の樹脂成形部が劣化するのを防止することができる。 Preferably, the first resin material has a higher heat resistant temperature than the second resin material.
According to the above semiconductor device, it is possible to prevent the first resin molding portion from being deteriorated by heat generated by the semiconductor element.

好ましくは、第１の樹脂材料は、第２の樹脂材料よりも高い剛性を有する。
上記の半導体装置によれば、第１の樹脂成形体が熱応力を緩和させる働きをするため、半導体素子と第１の樹脂成形部との界面に生じる剥離やクラックを防止することができる。 Preferably, the first resin material has higher rigidity than the second resin material.
According to the semiconductor device described above, the first resin molded body functions to relieve thermal stress, and therefore, peeling and cracks generated at the interface between the semiconductor element and the first resin molded portion can be prevented.

好ましくは、前記第１の樹脂成形部と前記第２の樹脂成形部とは、所定値以上の表面粗さを有する界面により接合される。   Preferably, the first resin molded portion and the second resin molded portion are joined by an interface having a surface roughness equal to or greater than a predetermined value.

上記の半導体装置によれば、接合面積が増加することによって接合強度が高められるため、両者の界面が剥離するのを防止することができる。   According to the semiconductor device described above, since the bonding strength is increased by increasing the bonding area, it is possible to prevent the two interfaces from being separated.

好ましくは、前記電極板の外側主面は、前記第１および第２の樹脂成形部によって封止されていない。   Preferably, the outer main surface of the electrode plate is not sealed by the first and second resin molding portions.

上記の半導体装置によれば、熱抵抗を低減できるため、半導体素子で発生した熱を効率良く放熱させることができる。   According to the semiconductor device described above, since the thermal resistance can be reduced, the heat generated in the semiconductor element can be efficiently radiated.

好ましくは、前記電極板の外側主面は、冷却部材に接触される。
上記の半導体装置によれば、半導体素子と冷却部材との間の熱抵抗が低減されるため、冷却性能を向上させることができる。 Preferably, the outer main surface of the electrode plate is in contact with the cooling member.
According to the semiconductor device described above, since the thermal resistance between the semiconductor element and the cooling member is reduced, the cooling performance can be improved.

この発明によれば、最も高温となる半導体素子および電極板とそれ以外の部分とを異種の樹脂材料を用いてそれぞれ封止し、かつ、半導体素子の放熱経路に樹脂材料間の界面を介在させないことにより、耐熱性と冷却性能とを確保しながら、半導体装置を高温動作させることができる。   According to the present invention, the semiconductor element and the electrode plate that are at the highest temperature and the other portions are sealed using different resin materials, and the interface between the resin materials is not interposed in the heat dissipation path of the semiconductor element. Thus, the semiconductor device can be operated at a high temperature while ensuring heat resistance and cooling performance.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図１は、この発明の実施の形態に従う半導体装置の厚さ方向断面図である。
図１を参照して、半導体装置１００は、半導体スイッチング素子１０と、はんだ層２４，２６と、電極板１２，１４と、バスバー１２０，１４０と、信号線１６と、モールド樹脂３０，３２とを備える。なお、本実施の形態では、半導体装置１００は、単相インバータ回路の上下アームユニットのうち、上アームユニットを構成するものとする。 FIG. 1 is a cross-sectional view in the thickness direction of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a semiconductor device 100 includes a semiconductor switching element 10, solder layers 24 and 26, electrode plates 12 and 14, bus bars 120 and 140, signal lines 16, and mold resins 30 and 32. Prepare. In this embodiment, semiconductor device 100 constitutes an upper arm unit among upper and lower arm units of a single-phase inverter circuit.

半導体スイッチング素子１０は、高耐熱性のパワー素子であって、たとえば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるＳｉＣパワー素子である。ＳｉＣパワー素子は、近年注目を浴びているパワー半導体素子であって、従来のＳｉ系パワー素子と比較して禁制帯幅や熱伝導度が大きく、高耐電圧、高耐熱性、低損失、低オン抵抗などの特性を備えており、自動車エレクトロニクスに要求される多くの特性を備えている。   The semiconductor switching element 10 is a high heat resistance power element, for example, a SiC power element made of silicon carbide (SiC). SiC power elements are power semiconductor elements that have been attracting attention in recent years, and have larger forbidden bandwidth and thermal conductivity than conventional Si-based power elements, and have high withstand voltage, high heat resistance, low loss, low It has characteristics such as on-resistance, and has many characteristics required for automotive electronics.

なお、半導体スイッチング素子１０としては、ＳｉＣパワー素子以外に、ＧａＮ系のパワー半導体素子、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor；ＩＧＢＴ）などが適用される。   In addition to the SiC power element, a GaN-based power semiconductor element, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like is applied as the semiconductor switching element 10.

電極板１２は、図示しない出力ラインに接続される出力電極を構成する。電極板１４は、図示しない電源ラインに接続されるハイサイド電極を構成する。なお、半導体装置１００が単相インバータ回路の下アームユニットを構成する場合、電極板１４は、図示しない接地ラインに接続されるローサイド電極となる。そして、電極板１２，１４はそれぞれ、半導体装置１００外方に突出して配されたバスバー１２０，１４０と一体化される。   The electrode plate 12 constitutes an output electrode connected to an output line (not shown). The electrode plate 14 constitutes a high side electrode connected to a power supply line (not shown). When semiconductor device 100 constitutes the lower arm unit of the single-phase inverter circuit, electrode plate 14 becomes a low-side electrode connected to a ground line (not shown). The electrode plates 12 and 14 are respectively integrated with bus bars 120 and 140 that are arranged to protrude outward from the semiconductor device 100.

半導体スイッチング素子１０は、電極板１４に固設され、電極板１４と電気的に接続される。半導体スイッチング素子と電極板１４との接合は、はんだ層２４により成される。また、半導体スイッチング素子１０は、はんだ層２６を介して電極板１２と電気的に接続される。   The semiconductor switching element 10 is fixed to the electrode plate 14 and is electrically connected to the electrode plate 14. The semiconductor switching element and the electrode plate 14 are joined by a solder layer 24. The semiconductor switching element 10 is electrically connected to the electrode plate 12 through the solder layer 26.

信号線１６は、ボンディングワイヤ２８を介して半導体スイッチング素子１０と電気的に接続される。信号線１６は、図示しない制御装置で生成された半導体スイッチング素子１０をオン／オフするための制御信号を、ボンディングワイヤ２８を介して半導体スイッチング素子１０へ伝達する。   The signal line 16 is electrically connected to the semiconductor switching element 10 through the bonding wire 28. The signal line 16 transmits a control signal for turning on / off the semiconductor switching element 10 generated by a control device (not shown) to the semiconductor switching element 10 via the bonding wire 28.

モールド樹脂３０，３２は、半導体スイッチング素子１０、電極板１２，１４および信号線１６を封止する封止部材である。この発明は、以下に述べるように、封止部材を、異種類の樹脂材料を成形してなるモールド樹脂３０，３２で構成したことを第１の特徴とする。   The mold resins 30 and 32 are sealing members that seal the semiconductor switching element 10, the electrode plates 12 and 14, and the signal line 16. As described below, the first feature of the present invention is that the sealing member is composed of mold resins 30 and 32 formed by molding different types of resin materials.

詳細には、図１に示すように、半導体スイッチング素子１０と、半導体スイッチング素子１０の周辺部に位置する電極板１２，１４および信号線１６については、耐熱温度が相対的に高い（２５０℃程度）樹脂材料を用いて封止成形する。この樹脂材料としては、ポリイミド樹脂や、ポリエチレンテレフタレート樹脂（PolyEthylene Terephthalate resin）が用いられる。これらの樹脂は、耐熱性・絶縁性に優れ、剛性を有するものである。   Specifically, as shown in FIG. 1, the semiconductor switching element 10 and the electrode plates 12 and 14 and the signal line 16 located in the peripheral portion of the semiconductor switching element 10 have a relatively high heat resistance temperature (about 250 ° C. ) Seal molding using a resin material. As this resin material, polyimide resin or polyethylene terephthalate resin is used. These resins are excellent in heat resistance and insulation and have rigidity.

そして、素子周辺部を封止したモールド樹脂３０は、さらに、耐熱温度が相対的に低い（１５０℃程度）樹脂材料を用いたモールド樹脂３２によって封止成形される。モールド樹脂３２に用いられる樹脂材料としては、樹脂封止型の半導体装置において一般的に用いられるエポキシ系樹脂が採用される。   Then, the mold resin 30 in which the peripheral portion of the element is sealed is further molded by a mold resin 32 using a resin material having a relatively low heat resistant temperature (about 150 ° C.). As a resin material used for the mold resin 32, an epoxy resin generally used in a resin-encapsulated semiconductor device is employed.

すなわち、この発明によれば、半導体スイッチング素子１０と、電極板１２，１４および信号線１６とは、耐熱性の高いモールド樹脂３０によって直接的に封止される。そして、耐熱性の低いモールド樹脂３２により間接的に封止される。   That is, according to the present invention, the semiconductor switching element 10, the electrode plates 12, 14 and the signal line 16 are directly sealed by the mold resin 30 having high heat resistance. And it seals indirectly with the mold resin 32 with low heat resistance.

このように封止部材を二重構造としたのは、半導体スイッチング素子１０に、耐熱性を有するパワー半導体素子が適用されるケースを想定したものであり、高温動作時における半導体装置の信頼性の確保を図ったものである。   The reason why the sealing member has a double structure as described above is based on the assumption that a power semiconductor element having heat resistance is applied to the semiconductor switching element 10, and the reliability of the semiconductor device during high-temperature operation is assumed. It is intended to secure.

詳細には、半導体スイッチング素子１０が２５０℃程度まで昇温した場合、エポキシ系樹脂のみで封止成形する構成では、モールド樹脂の耐熱温度が素子の動作温度に満たないために、モールド樹脂が損傷するおそれが生じる。また、線膨張係数差による熱応力によって、半導体スイッチング素子１０とモールド樹脂との界面に剥離やクラッキングが発生してしまう。   Specifically, when the temperature of the semiconductor switching element 10 is raised to about 250 ° C., the mold resin is damaged because the heat resistance temperature of the mold resin is less than the operating temperature of the element in the configuration in which sealing molding is performed only with the epoxy resin. May occur. Further, peeling or cracking occurs at the interface between the semiconductor switching element 10 and the mold resin due to the thermal stress due to the difference in linear expansion coefficient.

これに対し、この発明による半導体装置１００では、半導体スイッチング素子１０の動作時において最も高温となる素子周辺部が、より高い耐熱性を有する樹脂材料を用いて封止成形される。そのため、モールド樹脂３０は、半導体スイッチング素子１０の高温動作にも耐えることができる。また、モールド樹脂３０は、剛性を有することから、素子の高温動作に伴なって熱応力が増加することによっても、界面における剥離やクラックを防止することができる。   On the other hand, in the semiconductor device 100 according to the present invention, the peripheral portion of the element that becomes the highest temperature during the operation of the semiconductor switching element 10 is encapsulated using a resin material having higher heat resistance. Therefore, the mold resin 30 can withstand the high-temperature operation of the semiconductor switching element 10. In addition, since the mold resin 30 has rigidity, peeling and cracking at the interface can be prevented even when the thermal stress increases with the high temperature operation of the element.

さらに、この発明によれば、素子周辺部よりも外側については、素子周辺部よりも相対的に温度上昇が小さいことから、従来と同様に、比較的廉価なエポキシ系樹脂を用いたモールド樹脂３２で対応することができる。これによれば、耐熱性が要求される素子周辺部のみを高い耐熱性と剛性とを備えたモールド樹脂３０で封止し、これ以外の部分については、比較的廉価なモールド樹脂３２で封止することから、低廉な装置構成で、半導体装置の高温動作を実現することが可能となる。   Furthermore, according to the present invention, since the temperature rise is relatively smaller at the outer side than the element peripheral part, the mold resin 32 using a relatively inexpensive epoxy resin is used as in the prior art. Can respond. According to this, only the peripheral portion of the element that requires heat resistance is sealed with a mold resin 30 having high heat resistance and rigidity, and the other portions are sealed with a relatively inexpensive mold resin 32. Therefore, it is possible to realize a high-temperature operation of the semiconductor device with an inexpensive device configuration.

ここで、モールド樹脂３０とモールド樹脂３２との接合面においては、線膨張係数が互いに異なることから、素子が高温化すると、増加した熱応力によって剥離やクラックが生じるおそれがある。   Here, since the linear expansion coefficients are different from each other at the joint surface between the mold resin 30 and the mold resin 32, peeling or cracking may occur due to increased thermal stress when the element is heated to a high temperature.

これに対しては、図１に示すように、モールド樹脂３０とモールド樹脂３２との界面を意図的に所定値以上の表面粗さとすることで、接合面積を増やし、両者の接合強度をより高めることができる。   For this, as shown in FIG. 1, the interface between the mold resin 30 and the mold resin 32 is intentionally made to have a surface roughness greater than or equal to a predetermined value, thereby increasing the bonding area and further increasing the bonding strength between the two. be able to.

なお、界面の表面粗さを大きくするための具体的な方法としては、封止成形工程において、まず、内壁が凹凸状に加工された金型に樹脂材料を充填してモールド樹脂３０を成形し、続いて、このモールド樹脂３０をモールド樹脂３２で封止成形することにより行なうことができる。もしくは、モールド樹脂３０の成形後にその表面を意図的に粗くすることによって凹凸を形成し、これをモールド樹脂３２で封止成形することによっても行なうことができる。   In addition, as a specific method for increasing the surface roughness of the interface, in the sealing molding step, first, the mold resin 30 is filled with a resin material into a mold whose inner wall is processed into an uneven shape, and the mold resin 30 is molded. Subsequently, this mold resin 30 can be sealed and molded with the mold resin 32. Alternatively, it is also possible to form irregularities by intentionally roughening the surface of the mold resin 30 after molding, and then sealing and molding it with the mold resin 32.

以上のように、この発明による半導体装置１００は、封止部材を複数のモールド樹脂で構成することにより、高温動作における信頼性を確保することができる。その一方で、封止部材の熱抵抗が大きくなり、半導体スイッチング素子１０の放熱性が損なわれることが危惧される。   As described above, the semiconductor device 100 according to the present invention can ensure reliability in high-temperature operation by configuring the sealing member with a plurality of mold resins. On the other hand, there is a concern that the thermal resistance of the sealing member increases and the heat dissipation of the semiconductor switching element 10 is impaired.

そこで、この発明による半導体装置１００は、半導体スイッチング素子１０から半導体装置１００の表面までの放熱経路の少なくとも一部が、モールド樹脂３０およびモールド樹脂３２の界面を経ることなく形成されることを第２の特徴とする。   Therefore, in the semiconductor device 100 according to the present invention, at least a part of the heat radiation path from the semiconductor switching element 10 to the surface of the semiconductor device 100 is formed without passing through the interface between the mold resin 30 and the mold resin 32. It is characterized by.

具体的には、例えば図１に示すように、電極板１２，１４の外側主面については、モールド樹脂３０，３２で封止せずに露出した構成とする。これにより、電極板１２，１４の外側主面には、冷却部材を直接的に接触させることができる。その結果、半導体スイッチング素子１０で発生した熱を効率良く冷却することができる。   Specifically, for example, as shown in FIG. 1, the outer main surfaces of the electrode plates 12 and 14 are exposed without being sealed with the mold resins 30 and 32. Thereby, the cooling member can be brought into direct contact with the outer main surfaces of the electrode plates 12 and 14. As a result, the heat generated in the semiconductor switching element 10 can be efficiently cooled.

なお、図１の構成以外に、電極板１２，１４のいずれか一方の外側主面を露出させる構成とする、あるいは、電極板１２，１４の外側主面をモールド樹脂３０のみで覆う構成とすることによっても、熱抵抗を低減させることが可能である。   In addition to the configuration of FIG. 1, either the outer main surface of one of the electrode plates 12, 14 is exposed, or the outer main surface of the electrode plates 12, 14 is covered only with the mold resin 30. It is also possible to reduce the thermal resistance.

図２は、図１に示す半導体装置１００の外観図である。
図２を参照して、半導体装置１００は、薄いカード形状からなり、側面の一方面からバスバー１２０，１４０が互いに平行に突出している。また、側面の当該一方面と対向する他方面からは、信号線１６が突出している。 FIG. 2 is an external view of the semiconductor device 100 shown in FIG.
Referring to FIG. 2, semiconductor device 100 has a thin card shape, and bus bars 120 and 140 protrude in parallel from one side surface. Further, the signal line 16 protrudes from the other surface of the side surface facing the one surface.

なお、バスバー１２０，１４０と信号線１６とを互いに逆向きに突出させることによって、半導体装置１００を複数個用いて多相インバータ回路を構成する場合においても、これらの間の電気的絶縁を容易に確保することが可能となる。   In addition, by projecting the bus bars 120 and 140 and the signal line 16 in opposite directions, even when a multi-phase inverter circuit is configured using a plurality of semiconductor devices 100, electrical insulation between them can be easily performed. It can be secured.

半導体装置１００において、カード形状の上面は、電極板１２の外側主面２２が露出されている。なお、図示しない下面においても、電極板１４の外側主面２４が露出される。したがって、半導体スイッチング素子１０で発生した熱は、電極板１２，１４を介して各々の外側主面２２，２４へ伝搬される。そして、外側主面２２，２４に伝搬された熱は、外側主面２２，２４に接触するように配された冷却部材（図示せず）に放熱される。このように、電極板１２，１４の外側主面を露出させることで、高い冷却効率を得ることができる。   In the semiconductor device 100, the outer main surface 22 of the electrode plate 12 is exposed on the upper surface of the card shape. Note that the outer main surface 24 of the electrode plate 14 is also exposed on the lower surface (not shown). Therefore, the heat generated in the semiconductor switching element 10 is propagated to the outer main surfaces 22 and 24 through the electrode plates 12 and 14. The heat transmitted to the outer main surfaces 22 and 24 is dissipated to a cooling member (not shown) arranged so as to be in contact with the outer main surfaces 22 and 24. Thus, high cooling efficiency can be obtained by exposing the outer main surfaces of the electrode plates 12 and 14.

図３は、半導体装置１００が搭載されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。
図３を参照して、モータ駆動装置は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、昇圧コンバータ４１と、コンデンサＣ１と、インバータ５０と、電圧センサ４０，４２と、電流センサ４４と、制御装置６０とを備える。図３のモータ駆動装置において、この発明による半導体装置１００は、昇圧コンバータ４１とインバータ５０とに適用される。 FIG. 3 is a schematic block diagram of a motor driving device on which the semiconductor device 100 is mounted.
Referring to FIG. 3, the motor drive device includes DC power supply B, system relays SR1 and SR2, boost converter 41, capacitor C1, inverter 50, voltage sensors 40 and 42, current sensor 44, and control. Device 60. In the motor drive device of FIG. 3, the semiconductor device 100 according to the present invention is applied to the boost converter 41 and the inverter 50.

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。   AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. The AC motor M1 is a motor that has a function of a generator driven by an engine and operates as an electric motor for the engine, and can start the engine, for example.

昇圧コンバータ４１は、リアクトルＬ１と、半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオード素子Ｄ１，Ｄ２とを含む。   Boost converter 41 includes a reactor L1, semiconductor switching elements Q1, Q2, and diode elements D1, D2.

リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの電源ラインに接続され、他方端は半導体スイッチング素子Ｑ１と半導体スイッチング素子Ｑ２との中間点、すなわち、半導体スイッチング素子Ｑ１のエミッタと半導体スイッチング素子Ｑ２のコレクタとの間に接続される。   Reactor L1 has one end connected to the power supply line of DC power supply B, and the other end connected to an intermediate point between semiconductor switching element Q1 and semiconductor switching element Q2, that is, the emitter of semiconductor switching element Q1 and the collector of semiconductor switching element Q2. Connected between.

半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電源ラインと接地ラインとの間に直列に接続される。半導体スイッチング素子Ｑ１のコレクタは電源ラインに接続され、半導体スイッチング素子Ｑ２のエミッタは接地ラインに接続される。また、各半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオード素子Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ配されている。半導体スイッチング素子Ｑ１とダイオード素子Ｄ１とは、上アームユニットを構成し、半導体スイッチング素子Ｑ２とダイオード素子Ｄ２とは、下アームユニットを構成する。   The semiconductor switching elements Q1, Q2 are connected in series between the power supply line and the ground line. The collector of the semiconductor switching element Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of the semiconductor switching element Q2 is connected to the ground line. In addition, diode elements D1 and D2 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are arranged between the collector and emitter of each of the semiconductor switching elements Q1 and Q2. The semiconductor switching element Q1 and the diode element D1 constitute an upper arm unit, and the semiconductor switching element Q2 and the diode element D2 constitute a lower arm unit.

インバータ５０は、三相インバータであって、Ｕ相アーム５１と、Ｖ相アーム５２と、Ｗ相アーム５３とからなる。Ｕ相アーム５１、Ｖ相アーム５２およびＷ相アーム５３は、電源ラインと接地ラインとの間に並列に設けられる。   Inverter 50 is a three-phase inverter and includes a U-phase arm 51, a V-phase arm 52, and a W-phase arm 53. U-phase arm 51, V-phase arm 52, and W-phase arm 53 are provided in parallel between the power supply line and the ground line.

Ｕ相アーム５１は、直列接続された半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム５２は、直列接続された半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム５３は、直列接続された半導体スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８からなる。また、各半導体スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード素子Ｄ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。   U-phase arm 51 includes semiconductor switching elements Q3 and Q4 connected in series. V-phase arm 52 includes semiconductor switching elements Q5 and Q6 connected in series. W-phase arm 53 includes semiconductor switching elements Q7 and Q8 connected in series. In addition, diode elements D3 to D8 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of each of the semiconductor switching elements Q3 to Q8.

各相アームは、図１および２に示すカード形状の半導体装置１００が２個直列に接続され、かつ、これら２個の半導体装置１００を３組並列に配設してインバータ５０が構成される。   In each phase arm, two card-shaped semiconductor devices 100 shown in FIGS. 1 and 2 are connected in series, and three sets of these two semiconductor devices 100 are arranged in parallel to form an inverter 50.

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭは、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端が半導体スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端が半導体スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端が半導体スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. That is, the AC motor M is a three-phase permanent magnet motor, and is configured by connecting one end of three coils of U, V, and W phases in common to the middle point. The other end of the U-phase coil is at an intermediate point between the semiconductor switching elements Q3 and Q4, the other end of the V-phase coil is at an intermediate point between the semiconductor switching elements Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is at the semiconductor switching elements Q7 and Q8. Each is connected to an intermediate point.

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。電圧センサ４０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｂを検出し、検出した電圧Ｖｂを制御装置６０へ出力する。   The DC power source B is composed of a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Voltage sensor 40 detects voltage Vb output from DC power supply B, and outputs detected voltage Vb to control device 60.

昇圧コンバータ４１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ１に供給する。より具体的には、昇圧コンバータ４１は、制御装置６０から信号ＰＷＣを受けると、信号ＰＷＣによって半導体スイッチング素子Ｑ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ１に供給する。   Boost converter 41 boosts the DC voltage supplied from DC power supply B and supplies the boosted voltage to capacitor C1. More specifically, when boost converter 41 receives signal PWC from control device 60, boost converter 41 boosts the DC voltage according to the period during which semiconductor switching element Q2 is turned on by signal PWC and supplies the boosted voltage to capacitor C1.

また、昇圧コンバータ４１は、制御装置６０から信号ＰＷＣを受けると、コンデンサＣ１を介してインバータ５０から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂへ供給する。   Further, when boost converter 41 receives signal PWC from control device 60, boost converter 41 steps down the DC voltage supplied from inverter 50 via capacitor C 1 and supplies the voltage to DC power supply B.

コンデンサＣ１は、昇圧コンバータ４１から出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ５０へ供給する。   Capacitor C <b> 1 smoothes the DC voltage output from boost converter 41, and supplies the smoothed DC voltage to inverter 50.

電圧センサ４２は、コンデンサＣ１の両端の電圧Ｖｍを検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置６０へ出力する。   The voltage sensor 42 detects the voltage Vm across the capacitor C1 and outputs the detected voltage Vm to the control device 60.

インバータ５０は、コンデンサＣ１から直流電圧が供給されると、制御装置６０からの信号ＰＷＭに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。   When the DC voltage is supplied from the capacitor C1, the inverter 50 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal PWM from the control device 60 and drives the AC motor M1. As a result, AC motor M1 is driven so as to generate torque specified by torque command value TR.

また、インバータ５０は、モータ駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサＣ１を介して昇圧コンバータ４１へ供給する。   Further, the inverter 50 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the signal PWM from the control device 60 during the regenerative braking of the hybrid vehicle or the electric vehicle on which the motor driving device is mounted, and converts it. A DC voltage is supplied to the boost converter 41 via the capacitor C1.

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速（または加速を中止）させることを含む。   Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle or electric vehicle performs footbrake operation, or while not operating the footbrake, Including decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while regenerating power.

電流センサ４４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置６０へ出力する。   Current sensor 44 detects motor current MCRT flowing through AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor current MCRT to control device 60.

制御装置６０は、外部に設けられたＥＣＵ（Electrical Control Unit）からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ４２から電圧Ｖｍを受け、図示しない電流センサからリアクトルＬ１を流れるリアクトル電流ＩＬを受け、電流センサ４４からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。制御装置６０は、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、インバータ５０が交流モータＭを駆動するときにインバータ５０の半導体スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ５０へ出力する。出力された信号ＰＷＭは、図１に示す信号線１６を介して、各半導体スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のゲートに与えられる。   Control device 60 receives torque command value TR and motor rotation speed MRN from an externally provided ECU (Electrical Control Unit), receives voltage Vm from voltage sensor 42, and reactor current IL that flows through reactor L1 from a current sensor (not shown). The motor current MCRT is received from the current sensor 44. Based on voltage Vm, torque command value TR, and motor current MCRT, control device 60 generates signal PWM for switching control of semiconductor switching elements Q3-Q8 of inverter 50 when inverter 50 drives AC motor M. Then, the generated signal PWM is output to the inverter 50. The output signal PWM is given to the gates of the semiconductor switching elements Q3 to Q8 via the signal line 16 shown in FIG.

また、制御装置６０は、インバータ５０が交流モータＭ１を駆動するとき、電圧Ｖｂ、Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、昇圧コンバータ４１の半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。出力された信号ＰＷＣは、図１に示す信号線１６を介して、各半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに与えられる。   Control device 60 controls switching of semiconductor switching elements Q1, Q2 of boost converter 41 based on voltages Vb, Vm, torque command value TR, and motor rotation speed MRN when inverter 50 drives AC motor M1. Signal PWC is generated, and the generated signal PWC is output to boost converter 12. The output signal PWC is given to the gates of the semiconductor switching elements Q1 and Q2 via the signal line 16 shown in FIG.

さらに、制御装置６０は、モータ駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、電圧Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換するための信号ＰＷＭを生成し、生成した信号ＰＷＭをインバータ５０へ出力する。この場合、インバータ５０の半導体スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８は、信号ＰＷＭによってスイッチング制御される。これにより、インバータ５０は、交流モータＭが発電した交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ４１へ供給する。   Furthermore, the control device 60 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the voltage Vm, the torque command value TR, and the motor current MCRT during regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor driving device is mounted. A signal PWM for converting the signal PWM is generated, and the generated signal PWM is output to the inverter 50. In this case, the semiconductor switching elements Q3 to Q8 of the inverter 50 are switching-controlled by the signal PWM. Thereby, the inverter 50 converts the AC voltage generated by the AC motor M into a DC voltage and supplies it to the boost converter 41.

さらに、制御装置６０は、回生制動時、電圧Ｖｂ，Ｖｍ、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ５０から供給された直流電圧を降圧するための信号ＰＷＣを生成し、生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ４１へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。   Further, at the time of regenerative braking, control device 60 generates and generates signal PWC for stepping down the DC voltage supplied from inverter 50 based on voltages Vb and Vm, torque command value TR, and motor rotation speed MRN. Signal PWC is output to boost converter 41. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to DC power supply B.

以上の構成において、昇圧コンバータ４１およびインバータ５０に図１および図２に示す半導体装置１００を適用することにより、高温の動作条件下においても、モータ駆動装置の信頼性を確保できる。   In the above configuration, by applying the semiconductor device 100 shown in FIGS. 1 and 2 to the boost converter 41 and the inverter 50, the reliability of the motor drive device can be ensured even under high-temperature operating conditions.

さらに、昇圧コンバータ４１およびインバータ５０は、両面冷却可能な構成であることから、図４に示す冷却構造を用いることによって高い冷却効率が実現される。   Furthermore, since boost converter 41 and inverter 50 are configured to be cooled on both sides, high cooling efficiency is realized by using the cooling structure shown in FIG.

図４は、本実施の形態に従う半導体装置１００の冷却構造を示す概略図である。本図では、半導体装置１００は、３個が並列に配列され、図３に示す３相インバータ５０の一方のアームを構成する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a cooling structure of semiconductor device 100 according to the present embodiment. In this figure, three semiconductor devices 100 are arranged in parallel to constitute one arm of the three-phase inverter 50 shown in FIG.

図４を参照して、半導体装置１００の上面と下面とには、冷却器１１０，１１２が設置される。冷却器１１０，１１２は、長手方向に冷却媒体を流通させるための流路を有する。したがって、３個の半導体装置１００は、いずれにおいても、上面および下面が冷却媒体の流路に接するように、長手方向に並列に配列される。   Referring to FIG. 4, coolers 110 and 112 are installed on the upper and lower surfaces of semiconductor device 100. The coolers 110 and 112 have flow paths for circulating a cooling medium in the longitudinal direction. Therefore, in any case, the three semiconductor devices 100 are arranged in parallel in the longitudinal direction so that the upper surface and the lower surface are in contact with the flow path of the cooling medium.

このとき、半導体装置１００は、上述したように、電極板１２，１４の外側主面２０，２２が露出されていることから、冷却器１１０，１１２に直接的に接触させることができる。このため、半導体装置１００と冷却器１１０，１１２との接触熱抵抗を小さくでき、高い熱伝導性が得られる。   At this time, the semiconductor device 100 can be brought into direct contact with the coolers 110 and 112 since the outer main surfaces 20 and 22 of the electrode plates 12 and 14 are exposed as described above. For this reason, the contact thermal resistance between the semiconductor device 100 and the coolers 110 and 112 can be reduced, and high thermal conductivity can be obtained.

なお、本実施の形態では、半導体装置１００の冷却構造として、両面冷却構造を採用した場合について説明したが、半導体装置１００の外側主面の一方にのみ冷却部材を配した片面冷却構造にも対応することができる。この場合は、図５に示すように、半導体スイッチング素子１０が接合される電極板１４の外側主面２０を露出させ、この面に冷却部材を接触させるように構成すれば良い。   In the present embodiment, the case where the double-sided cooling structure is adopted as the cooling structure of the semiconductor device 100 has been described. However, the single-sided cooling structure in which the cooling member is disposed only on one of the outer main surfaces of the semiconductor device 100 is also supported. can do. In this case, as shown in FIG. 5, the outer main surface 20 of the electrode plate 14 to which the semiconductor switching element 10 is bonded may be exposed, and the cooling member may be brought into contact with this surface.

なお、図５の構成においても、半導体スイッチング素子１０と電極板１４とは、耐熱性の高い樹脂材料からなるモールド樹脂３０により封止成形される。そして、モールド樹脂３０は、耐熱性の低い樹脂材料からなるモールド樹脂３２により封止成形される。   Also in the configuration of FIG. 5, the semiconductor switching element 10 and the electrode plate 14 are encapsulated with a mold resin 30 made of a resin material having high heat resistance. The mold resin 30 is sealed with a mold resin 32 made of a resin material having low heat resistance.

以上のように、この発明の実施の形態によれば、半導体スイッチング素子と電極板とを高い耐熱性と剛性とを備えた樹脂材料を用いて封止成形することにより、高温動作時においても半導体装置の信頼性を確保することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the semiconductor switching element and the electrode plate are encapsulated using a resin material having high heat resistance and rigidity, so that the semiconductor can be operated even at high temperature operation. The reliability of the apparatus can be ensured.

さらに、高い耐熱性が要求されない部分については比較的廉価な樹脂材料を用いて封止成形することにより、廉価な装置構成で半導体装置を実現することができる。   Furthermore, a portion that does not require high heat resistance is sealed using a relatively inexpensive resin material, whereby a semiconductor device can be realized with an inexpensive device configuration.

また、半導体スイッチング素子の放熱経路の少なくとも一部が異なる樹脂材料の界面を経ることなく形成されることから、半導体装置の冷却性能を保持することができる。   In addition, since at least part of the heat dissipation path of the semiconductor switching element is formed without passing through the interface of different resin materials, the cooling performance of the semiconductor device can be maintained.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、モータ駆動装置に搭載される半導体装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a semiconductor device mounted on a motor drive device.

この発明の実施の形態に従う半導体装置の厚さ方向断面図である。It is thickness direction sectional drawing of the semiconductor device according to embodiment of this invention. 図１に示す半導体装置の外観図である。It is an external view of the semiconductor device shown in FIG. 本実施の形態に従う半導体装置が搭載されるモータ駆動装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the motor drive device with which the semiconductor device according to this Embodiment is mounted. 本実施の形態に従う半導体装置の冷却構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the cooling structure of the semiconductor device according to this Embodiment. 本実施の形態に係る半導体装置の変更例を示す図である。It is a figure which shows the example of a change of the semiconductor device which concerns on this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０，Ｑ１〜Ｑ８ 半導体スイッチング素子、１２，１４ 電極板、１６ 信号線、２０，２２ 外側主面、２４，２６ はんだ層、２８ ボンディングワイヤ、３０，３２ モールド樹脂、４０，４２ 電圧センサ、４１ 昇圧コンバータ、４４ 電流センサ、５０ インバータ、５１ Ｕ相アーム、５２ Ｖ相アーム、５３ Ｗ相アーム、６０ 制御装置、１００ 半導体装置、１１０，１１２ 冷却器、１２０，１４０ バスバー、Ｂ 直流電源、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード素子、Ｌ１ リアクトル、Ｃ１ コンデンサ、Ｍ１ 交流モータ。   10, Q1-Q8 Semiconductor switching element, 12, 14 electrode plate, 16 signal line, 20, 22 outer main surface, 24, 26 solder layer, 28 bonding wire, 30, 32 mold resin, 40, 42 voltage sensor, 41 step-up Converter, 44 Current sensor, 50 Inverter, 51 U-phase arm, 52 V-phase arm, 53 W-phase arm, 60 Control device, 100 Semiconductor device, 110, 112 Cooler, 120, 140 Bus bar, B DC power supply, SR1, SR2 System relay, D1-D8 diode element, L1 reactor, C1 capacitor, M1 AC motor.

Claims (6)

半導体素子と、前記半導体素子の端子にそれぞれ対応して設けられ、前記端子と熱的および電気的に接続された電極板とを含む半導体モジュールと、
第１の樹脂材料からなり、前記半導体素子と前記電極板とを封止するための第１の樹脂成形部と、
第２の樹脂材料からなり、前記半導体素子と前記電極板とに直接的に接触することなく、前記第１の樹脂成形部を封止するための第２の樹脂成形部とを備え、
前記第１および第２の樹脂成形部は、前記半導体モジュールの一部が、冷却部材に対して露出する、または前記第１の樹脂成形部のみを介するように配置される、半導体装置。 A semiconductor module including a semiconductor element and an electrode plate provided corresponding to each of the terminals of the semiconductor element and thermally and electrically connected to the terminal;
A first resin molding part, made of a first resin material, for sealing the semiconductor element and the electrode plate;
A second resin molding part for sealing the first resin molding part, without being in direct contact with the semiconductor element and the electrode plate, comprising a second resin material;
The first and second resin molding parts are semiconductor devices in which a part of the semiconductor module is disposed so as to be exposed to a cooling member or only through the first resin molding part. 前記第１の樹脂材料は、前記第２の樹脂材料よりも高い耐熱温度を有する、請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin material has a higher heat resistant temperature than the second resin material. 前記第１の樹脂材料は、前記第２の樹脂材料よりも高い剛性を有する、請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin material has higher rigidity than the second resin material. 前記第１の樹脂成形部と前記第２の樹脂成形部とは、所定値以上の表面粗さを有する界面により接合される、請求項１に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first resin molding portion and the second resin molding portion are joined by an interface having a surface roughness equal to or greater than a predetermined value. 前記電極板の外側主面は、前記第１および第２の樹脂成形部によって封止されていない、請求項１に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an outer main surface of the electrode plate is not sealed by the first and second resin molding portions. 前記電極板の外側主面は、冷却部材に接触される、請求項５に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein an outer main surface of the electrode plate is in contact with a cooling member.
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